فهرست مطالب

بیوتکنولوژی کشاورزی - سال پانزدهم شماره 1 (پیاپی 50، بهار 1402)

مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
سال پانزدهم شماره 1 (پیاپی 50، بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/10
  • تعداد عناوین: 12
|
  • سعید امینی، رضا معالی امیری*، حسن زینالی صفحات 1-26
    هدف
    این تحقیق به منظور بررسی نقش ارتباط بین سوخت وساز پلی آمین ها (PAs) و اتیلن در پاسخ به تنش سرما در دو ژنوتیپ متحمل (Sel96th11439) و حساس (ILC 533) به سرمای نخود انجام شد.
    مواد و روش ها
    در این تحقیق میزان اتیلن، PAs با وزن مولکولی بالا (اسپرمیدین (Spd) و اسپرمین (Spm))، فعالیت آنزیم های پلی آمین اکسیداز (PAO) و دی آمین اکسیداز (DAO)، بیان نسبی ژن های 1-آمینو سیکلوپروپان 1-کربوکسیلیک اسید سنتاز (ACS) و 1-آمینو سیکلوپروپان 1-کربوکسیلیک اسید اکسیداز (ACO) و پراکسید هیدروژن (H2O2) در طی روزهای اول و ششم پس از آغاز تنش سرما C 4 در مقایسه با شرایط کنترل به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی بررسی شد.
    نتایج
    تحت تنش سرما هر دو ژنوتیپ افزایش معنی داری در محتوی Spd و Spm (به ترتیب حداکثر تا 66/66 درصد و 23/96 درصد) نشان دادند. تحت تنش سرما بیوسنتز اتیلن در ژنوتیپ حساس در مقایسه با شرایط کنترل کاهش یافت (08/26 درصد) در حالی که در ژنوتیپ متحمل به سرما، حداکثر تجمع اتیلن در روز اول تنش در مقایسه با شرایط کنترل (62/15 درصد) ارتباط نزدیکی با افزایش تجمع PAs با وزن مولکولی بالا داشت. در ژنوتیپ متحمل افزایش فعالیت پلی آمین اکسیداز (PAO) و دی آمین اکسیداز (DAO) (به ترتیب 6/2 و 01/3 برابر) در پاسخ های زودهنگام با افزایش بیوسنتز اتیلن و همچنین افزایش همزمان محتوی PAs تحت تنش سرما در ارتباط بود. در ژنوتیپ متحمل بیان نسبی ژن های ACS و ACO پس از یک افزایش معنی دار در روز اول تنش سرما (به ترتیب 2/5 و 03/4 برابر) کاهش معنی داری در روز ششم تنش در مقایسه با گیاهان کنترل نشان داد در حالیکه روند کاهشی مداوم (به ترتیب 35 و 21/7 برابر) در ژنوتیپ حساس در مقایسه با شرایط کنترل مشاهده شد. 
    نتیجه گیری
    یافته های این تحقیق بیانگر آن است که اتیلن از طریق فعال سازی مسیر پیچیده پیام رسانی H2O2 که وابسته به تجزیه زیستی PAs است، مستقیما در بهبود تحمل به تنش سرما موثر بود. این نتایج پیشنهاد می کند که مسیر بیوسنتزی اتیلن و تجزیه زیستی PAs با وزن مولکولی بالا می توانند در سازوکار تحمل سرما موثر باشند.
    کلیدواژگان: سوخت و ساز اتیلن، پراکسیدهیدروژن، پلی آمین های دارای وزن مولکولی بالا، تنش سرما، نخود
  • ناصر عسکری*، رضا قهرمانی صفحات 27-42
    هدف
    سوسن به عنوان سومین گل پیازدار مهم در جهان با کاربری گل بریده و گلدانی شناخته میشود. تولید پیازچه برون و درون شیشه ای از معمول ترین روش های تکثیر این گیاه به شمار می رود. با توجه به عملکرد بالای ازدیاد درون شیشه ای، استفاده از این روش می تواند موجب کاهش هزینه های تولید در این گیاه شود و به طبع مانع ازآلودگی های خاک و آب با کاهش سطح زیر کشت مزرعه ای می شود. ترکیبات محیط کشت به ویژه عناصر درشت مغذی نقش مهمی در رشد پیازچه های سوسن دارند. به همین منظور، از غلظت های مختلف عناصر فسفر، پتاسیم و کلسیم جهت بررسی تاثیر آنها در رشد درون شیشه ای پیازچه استفاده گردید.
    مواد و روش ها
    در این پژوهش اثر پنج غلظت (0،0.5،1،2،3) از عناصر فسفر، پتاسیم و کلسیم بر روی درصد پیازچه زایی، تعداد پیازچه، وزن تر اندام ها (پیازچه، برگ و ریشه) و وزن تر ریزنمونه فلس در پیازچه های سوسن رقم سانتاندر بررسی گردید.
    نتایج
    نتایج آزمایش تاثیر چشم گیر هر سه عنصر در رشد پیازچه را نشان می دهد، بطوری که فقدان هر یک از عناصر موجب بروز اختلالات شدید در تولید پیازچه در شرایط دورن شیشه ای گردید. با افزایش غلظت عناصر مورد مطالعه، میزان پاسخ به پیازچه زایی به صورت معنی داری افزایش یافت. غلظت دو برابر فسفر نسبت به غلطت پایه موجب افزایش معنی دار در درصد پیازچه زایی، تعداد پیازچه، وزن تر پیازچه، وزن تر فلس و وزن تر برگ و ریشه نسبت به سایر تیمارها شد. افزایش 3 برابری در غلظت هر کدام از  عناصر مورد استفاده موجب کاهش شاخص های یاد شده گردید.
    نتیجه گیری
    بطورکلی، نتایج نشان داد فسفر و کلسیم نقش حیاتی در رشد پیازچه در گیاه سوسن ایفا می کنند، بطوری که از یک سو افزایش فسفر بیشترین میزان پیازچه زایی و وزن نهایی پیازچه را خود نشان داد و از سوی دیگر، در تیمار بدون کلسیم تمامی شاخص های رشد پیازچه به شدت کاهش یافت.
    کلیدواژگان: پتاسیم، پیازچه زایی، سوسن، فسفر، کلسیم
  • امید جدیدی، علیرضا اطمینان*، رضا عزیزی نژاد، علیرضا پورابوقداره، آسا ابراهیمی صفحات 43-60
    هدف

    تنش شوری یکی از مهم ترین تنش های محیطی است که اثرات نامطلوب گسترده ای بر رشد و نمو گیاهان و بهره وری محصولات کشاورزی در جهان دارد. در بین غلات، جو (Hordeum vulgar L.) دارای بیشترین میزان تحمل به تنش های غیر زیستی به ویژه شوری می باشد. در این تحقیق به منظور ارزیابی پاسخ مولکولی برخی از ژنوتیپ های امیدبخش جو به تنش شوری، الگوی بیان ژن های APX، GPX، SOD، Rbohf1 و Rbohf2 در دو تیمار عدم تنش و تنش شوری مورد بررسی قرار گرفت.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه اثر تیمار شوری (mM NaCl 200) بر تغییرات الگوی بیان ژن های APX، GPX، SOD، Rbohf1 و Rbohf2 در شش ژنوتیپ امیدبخش جو به همراه رقم مهر (به عنوان شاهد) مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی و در دو محیط نرمال و تنش شوری در شرایط کنترل شده گلخانه و با استفاده از سیستم کشت هیدروپونیک به اجرا درآمد. پس از استقرار گیاهچه ها و اعمال دوره تنش (21 روز)، نمونه برداری از بافت برگ انجام و میزان بیان نسبی هر یک از ژن ها در هر دو شرایط رشدی با استفاده از روش(2001)  Pfaffl اندازه گیری شد.

    نتایج

    با توجه به نتایج به دست آمده اختلاف معنی داری بین تیمارهای عدم تنش و تنش شوری و همچنین بین ژنوتیپ های ارزیابی شده از نظر بیان نسبی ژن های مورد مطالعه مشاهده شد. تیمار شوری به طور معنی داری موجب افزایش بیان هر یک از ژن های Rbohf1، APX، GPX، Rbohf2 و SOD به ترتیب به میزان 80/6، 51/4، 26/4، 76/2 و 72/2 برابر نسبت به تیمار عدم تنش شد. مقایسه الگوی بیان ژن های ارزیابی شده در ژنوتیپ های مختلف نشان داد دو ژنوتیپ G6 و G7 دارای واکنش بهتری از نظر پاسخ به تنش اکسیداتیو ایجاد شده به واسطه تیمار شوری و در نتیجه تحمل قابل قبولی در برابر تنش شوری بودند.

    نتیجه گیری

    با توجه به نتایج به دست آمده از این مطالعه مشخص شد ژنوتیپ های G6 و G7 بواسطه زمینه ژنتیکی خود قابلیت بالایی در تنظیم بیان ژن های مرتبط با سیستم آنتی اکسیدانتی دارند. از این رو این ژنوتیپ ها می تواند به عنوان کاندید مناسبی برای بررسی های تکمیلی و استفاده در آزمایشات سازگاری و پایداری جهت معرفی ارقام متحمل به تنش شوری مورد توجه قرار گیرد.

    کلیدواژگان: الگوی بیان ژن، شوری، فعالیت آنتی اکسیدانت، جو زراعی
  • سارا عابدینی، شهرام پورسیدی*، جعفر ذوالعلی، روح الله عبدالشاهی صفحات 61-80
    هدف
    روش های مرسوم انتقال ژن به سلول های گیاهی دارای محدودیت هایی از جمله محدودیت میزبان در روش انتقال ژن به واسطه آگروباکتریوم، حذف دیواره سلولی در استفاده از پلی اتیلن گلیکول و الکتروپوریشن و آسیب سلولی در هنگام استفاده از تفنگ ژنی  هستند. اخیرا روش های انتقال ژن مبتنی بر نانو فناوری برای ترنسفورم ژنتیکی گیاهان ایجاد شده است که این نانواستراتژی انتقال ژن کارآمد، زیست سازگاری و حفاظت کافی از DNA هدف را نشان می دهد.
    مواد و روش ها
    در پژوهش حاضر سنتز سبز نانوذرات ابرپارامغناطیسی اکسید آهن (SPIONs) توسط عصاره آبی برگ گیاه پروانش (Catharanthus roseus L.) انجام شد. در مرحله بعد، سطح نانوذراتSPIONs  و نانولوله های کربنی تک دیواره کربوکسیل دار (SWCNTs-COOH) توسط پلی مرکاتیونی پلی اتیلن ایمین (PEI) عاملدار شد. نانوحامل های pDNA@SPIONs و pDNA@SWCNTs با بارگذاری DNA پلاسمیدی pBI121 بر سطح نانوذرات کاتیونی تهیه شدند. به منظور انتقال ژن به برگ گیاه پروانش، از دو روش غوطه وری و اینفیلتریشن توسط سرنگ استفاده شد. با بررسی حضور سیگنال فلورسنت پروتیین mGFP5 و انجام آنالیز RT-PCR موفقیت انتقال ژن و بیان آن مورد ارزیابی قرار گرفت.
    نتایج
    تغییر رنگ محلول نمک های کلرید آهن از قهوه ای شفاف به سیاه، جذب نانوذرات سنتز شده به آهن ربا در حالیکه نمک های کلرید آهن چنین خاصیتی را ندارند و نتایج آنالیزهای انجام شده سنتز نانوذرات SPIONs را تایید می کند. تغییر پتانسل زتا منفی اولیه نانوذرات و مثبت شدن آن اتصال PEI بر سطح نانوذرات مورد بررسی را تایید می کند. نانوذرات کاتیونی تهیه شده توانایی بالایی در تعامل با DNA دارند و می توانند به طور موثری از DNA در برابر تخریب آنزیم های اندونوکلیاز محافظت کنند. مشاهده سیگنال فلورسنت پروتیین mGFP5 توانایی نانوحامل های pDNA@SPIONs و pDNA@SWCNTs را برای انتقال ژن به سلول های گیاهی را تایید می کند.
    نتیجه گیری
    نتایج نشان داد کاربرد نانوبیوتکنولوژی و استفاده از نانو حامل برای انتقال ژن به سلول های گیاهی می تواند امید بخش مهندسی ژنتیک گیاهی باشد. با تهیه نانوحامل می توان انتقال ژن کارآمد را تقریبا به تمام گونه های گیاهی مستقل از دو لپه یا تک لپه بودن از طریق روشی مبتنی بر نانوتکنولوژی با ویژگی هایی از جمله ساده و ارزان بودن، حذف آگروباکتریوم و محدودیت های استفاده از آن و بدون نیاز به تجهیزات آزمایشگاهی تخصصی امکان پذیر ساخت.
    کلیدواژگان: اصلاح سطح نانوذرات، بیان گذرا ژن، انتقال ژن به گیاهان، نانوبیوتکنولوژی، نانوذرات کاتیونی
  • محمد ضابط*، سمانه پیش قدم، زهره علیزاده صفحات 81-106
    هدف
    خارشتر یکی از گونه های گیاهی سازگار با مناطق خشک و نیمه خشک است که از لحاظ تولید علوفه، حفاظت خاک و دارویی اهمیت دارد. این تحقیق به منظور بررسی تنوع ژنتیکی اکوتیپ های خارشتر، تعیین شباهت و تفاوت بین اکوتیپ ها و مشخص نمودن ساختار ژنتیکی اکوتیپ های مختلف خارشتر با استفاده از نشانگرهای ISSR و SCoT صورت گرفت.
    مواد و روش ها
    22 اکوتیپ خارشتر از نواحی مختلف سه استان خراسان شمالی، رضوی و جنوبی مورد مطالعه قرار گرفت. استخراج DNA به روش CTAB صورت گرفت. از 12 آغازگر ISSR و 18 آغازگر SCoT در تجزیه های مولکولی استفاده شد.
    نتایج
    در کل درصد چندشکلی در دو نشانگر به ترتیب 42/99 و 42/95 درصد بود. بیشترین تعداد باند در نشانگر ISSR متعلق به آغازگرهای IS5، IS8 و IS10 و در نشانگر SCoT متعلق به آغازگرهای S2، S4 ، S6، S7 و S10 و کمترین تعداد باند تکثیر شده در نشانگر ISSR متعلق به آغازگرهای IS1، IS2، IS3 و IS6 و در نشانگر SCoT متعلق به آغازگر S1 بود. در نشانگر ISSR بیشترین میزان PIC محتوای اطلاعات چندشکلی مربوط به آغازگر IS6 (44/0) و کمترین میزان مربوط به آغازگر IS4 (09/0) و در نشانگر SCoT بیشترین میزان مربوط به آغازگر S12 (44/0) و کمترین میزان مربوط به آغازگر S1 (04/0) بود. در نشانگر ISSR بیشترین شاخص تنوع ژنتیکی نی و شاخص اطلاعاتی شانون مربوط به آغازگر IS6 و کمترین آن مربوط به آغازگر IS2 و IS10 و در نشانگر SCoT بیشترین مقدار مربوط به آغازگر S14 و کمترین مقدار مربوط به آغازگر S1 بود. در نشانگرهای ISSR و SCoT تجزیه خوشه ای اکوتیپ ها را در 3 و 6 گروه دسته بندی نمود. تجزیه واریانس مولکولی نشان داد که 9 و 14 درصد از تغییرات مربوط به بین گروه ها و 91 و 86 درصد به درون گروه ها به ترتیب در نشانگر ISSR و SCoT بود.
    نتیجه گیری
    این مطالعه نشان داد که نشانگرهای ISSR و SCoT نشانگرهای قابل اعتمادی در شناسایی سطوح بالایی از چندشکلی و برای بررسی تنوع ژنتیکی خارشتر نشانگرهای مناسبی بودند. آغازگر IS6 و آغازگرهای S12 و S14 به عنوان بهترین آغازگرها در این مطالعه شناخته شدند و پیشنهاد می شود در مطالعات آتی مد نظر قرار گیرند. به طور کل نتایج نشان داد که تنوع درون جمعیت ها بیشتر از تنوع بین جمعیت ها بوده که دلالت بر عدم تبعیت تنوع جغرافیایی از تنوع زنتیکی در گیاه خارشتر می باشد.
    کلیدواژگان: تجزیه خوشه ای، چندشکلی، شاخص مولکولی، شاخص نی و شانون
  • بهروز مرادی عاشور*، محمد ربیعی، بهروز شیران، مجتبی نورآئین صفحات 107-124
    هدف
    ایران یکی از معدود کشورهایی است که منشا و مرکز پیدایش انار (Punica granatum L.) در دنیا می باشد. تقریبا نیمی از ژنوتیپ های انار در معرض انقراض هستند. علیرغم وجود مشابهت بین برخی از ژنوتیپ ها از لحاظ ظاهری، از نظر آنتوسیانین ها، ترکیبات فیتوشیمیایی، آنتی اکسیدان ها و غیره تفاوت هایی میان آنها وجود دارد که بسیار تحت تاثیر محیط (بخصوص تنش ها) می باشند و نیازمند شناسه گذاری DNA می باشند. به همین دلیل مطالعات مولکولی دقیق تر بویژه شناسه گذاری DNA جهت کمک به طبقه بندی، شناسایی ژنوتیپ مورد نیاز، عدم نام گذاری اشتباه ژنوتیپ ها و تعیین اصالت ارقام ضروری می باشد. با اجرای این پژوهش می توان با حذف ژنوتیپ های تکراری و مشابه در کلکسیون انار ساوه نسبت به کاهش حجم ژنوتیپ ها اقدام نمود تا هزینه های نگهداری و مدیریت آنها نیز کاهش یابد. همچنین نسبت به انتخاب بهترین بارکد گیاهی جهت شناسایی، تفکیک و تعیین میزان تنوع ژنوتیپ ها جهت استفاده در برنامه های اصلاحی استفاده نمود.
    مواد و روش ها
    در این مطالعه، 58 ژنوتیپ موجود در کلکسیون انار ساوه توسط ناحیه بارکد [1]ITS مورد بررسی قرار گرفت. پس از توالی یابی، ابتدا تمام توالی ها در سایت NCBI برای صحت ناحیه مورد نظر بلاست و پس از اطمینان از ناحیه گیاه مورد نظر (انار)، کیفیت توالی ها با نرم افزار Chromas سنجیده و علاوه بر حذف توالی M13، ابتدا و انتهای توالی حذف و همچنین توالی های بی کیفیت حذف گردیدند. پس از آن برای انجام همردیفی چندگانه به روش clustalW با استفاده از نرم افزار MEGA اقدام به آنالیز بیوانفورماتیکی گردید.
    نتایج
    نتایج نشان داد که میزان موفقیت تکثیر این ناحیه از طریق PCR، 79 درصد بود. همچنین موفقیت توالی یابی این ناحیه 68/74 درصد شد. محتوای GC این ناحیه برابر با 23/64 درصد گردید. کمترین فاصله ژنتیکی برای این ناحیه (005/0) بین ژنوتیپ های ملس طبس با چترود شیرین و ترش دورگ رفسنجان با گلوبلند بافق و بیشترین فاصله ژنتیکی (314/5) بین ژنوتیپ های گل مگسی تفت با ژنوتیپ های دانه سیاه اردستان، پوست قرمز زنجان، ملس پاوه، پیوندی اشکذر و دانه قرمز زواره بود. نتایج درخت فیلوژنتیکی نیز نشان داد که ژنوتیپ های وحشی تامین خاش، دومزه باغ ملک ایذه و دورگ ملس بجستان و گل مگسی تفت هرکدام در گروه های مجزا و سایر ژنوتیپ ها در گروه های دیگر قرار گرفتند.
    نتیجه گیری
    بطور کلی ژنوتیپ های اردستان، خاش، گل مگسی تفت، ملس پیوندی اشکذر، زنجان، پاوه، زواره و راور بیشترین تنوع و فاصله ژنتیکی را با سایر ژنوتیپ ها داشتند که می توان با توجه به سایر خصوصیات ژنوتیپ ها به عنوان والدین جهت برنامه های اصلاحی از آنها استفاده نمود. همچنین با توجه به اینکه این ناحیه برخلاف نواحی دیگر، حامل هر دو ژن پدری و مادری است و نیز بدلیل تسهیل تکثیر و موفقیت توالی آنها، ناحیه مناسبی از نظر توانایی نشان دادن تنوع ژنتیکی بین ژنوتیپ ها تشخیص داده شد که می توان در تحقیقات بعدی از آن استفاده نمود.
    کلیدواژگان: انار، تنوع ژنتیکی، ژنوتیپ و ناحیه بارکد DNA
  • فرودعلی خزایی، مصطفی درویش نیا*، عیدی بازگیر صفحات 125-144
    هدف
    هدف از این تحقیق شناسایی فوزاریوم های بخش های Elegans و Martiella-Ventricosum مرتبط با گیاهان تیره کدوییان در استان تهران و ارزیابی توانایی نشانگرهای ISSR در بررسی روابط خویشاوندی این گروه از فوزاریوم ها بود.
    مواد و روش ها
    در این پژوهش تعداد پنج آغازگر (ATG)6، (AC)8YA، (AG)8G، (AG)8C و BHB(GA)7 که بر اساس مطالعات محققین مختلف، در تمایز نژادهای مختلف فوزاریوم، کارایی خوبی از خود نشان داده بودند، جهت انجام این آزمایش ها انتخاب شد. جدایه های قارچی پس از جداسازی و خالص سازی بر اساس خصوصیات ریخت شناسی و میکروسکوپی مورد شناسایی قرار گرفتند. جهت بررسی میزان کارایی نشانگرها در بروز چندشکلی، آماره های محتوای اطلاعات چندشکلی آغازگرها Polymorphism Information Content (PIC)، شاخص نشانگری  Marker Index (MI) و نسبت چندگانه موثرEffective Multiplex Ratio (EMR)  محاسبه شد. روابط داخل گونه های Fusarium با استفاده از نرم افزار NTSYS-PC V2.02 و ضریب تشابه SM و ترسیم دندوگرام به روش UPGMA مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
    نتایج
    از مجموع 96 جدایه قارچی، تعداد 48 جدایه به عنوان Fusarium solani، تعداد 25 جدایه به عنوان Fusarium oxysporum و تعداد 23 جدایه به عنوان Fusarium redolens تشخیص داده شدند. تمامی پنج آغازگر ISSR در طول آزمایشات PCR، باندهایی پایدار و قابل تکرار تولید کردند. از تکثیرهای ISSR مجموعا 408 باند به دست آمد. تعداد 130 نوع باند متفاوت تولید شد که از این تعداد، 83 باند پلی مورفیک و 47 باند مونومورفیک بود. . اندازه ی قطعات PCR تولید شده از 273 تا 2428 جفت باز متغیر بود. درصد چندشکلی به دست آمده از بیشترین (73 درصد) برای UBC-864 تا کمترین (56 درصد) برای UBC-808 متغیر بود. آغازگرهای (ATG)6 و BHB(GA)7 در تفکیک بخش های Elegans و Martiella-Ventricosum از همدیگر عملکرد بهتری داشتند. آغازگر UBC-808 ((AG)8C) با تولید 26 جایگاه ژنی بیشترین تولید باند را در جدایه های بخش Elegans و آغازگر UBC-885 (BHB(GA)7) با تولید 25 باند بیشترین تولید باند را در مورد جدایه های بخش Martiella-Ventricosum داشت.
    نتیجه گیری
    نتایج این تحقیق نشان داد که نشانگر ISSR یک نشانگر کارآمد جهت آشکارسازی روابط مولکولی بین توده ها و جدایه های قارچ فوزاریوم می باشد.
    کلیدواژگان: فوزاریوم، کدوئیان، نشانگر ISSR، Martiella-Ventricosum، Section Elegans
  • زهرا حسن آبادی، مهدی مهیجی*، فریبا شریفی فر، منصور میرتاج الدینی، علی مهرآفرین صفحات 145-166
    هدف

    گیاه دارویی و معطر Pulicaria gnaphalodes (Vent.) Boiss معروف به گیاه کک کش یکی از گسترده ترین گونه های بیابانی است که به صورت وحشی در مناطق وسیعی از ایران رشد می کند. این گیاه منبع فلاونوییدها و ترپن ها است که در طب سنتی کاربرد های متعددی دارد. با توجه به اهمیت دارویی این گیاه، هدف این تحقیق بررسی و مقایسه کارایی نشانگرهای مولکولی و مورفولوژیکی در تفکیک جمعیت های آن بود

    مواد و روش ها

    در این پژوهش 20 جمعیت از این گونه از استان های کرمان، فارس، یزد و هرمزگان جمع آوری و تنوع ژنتیکی آنها با استفاده از 10 صفت مورفولوژیکی و 25 آغازگر ISSR مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نمونه گیری برای استخراج DNA در بهار و نمونه گیری برای بررسی های مورفولوژیکی در انتهای فصل رشد در تابستان انجام شد.

    نتایج

    در بررسی تنوع ژنتیکی بین جمعیت ها، در مجموع 150 نوار تکثیر شد که از این تعداد 139 مورد آن (67/92 درصد) چند شکل بودند. میانگین تعداد آلل های موثر (Ne) و هتروزیگوسیتی مورد انتظار (uHe) به ترتیب 47/1 و 288/0 بود. دندروگرام رسم شده با استفاده از روش Wards، این تجزیه جمعیت ها را به دو گروه اصلی تقسیم نمود. خوشه کوچک تر شامل جمعیت های 15، 18 و 19 بود و سایر جمعیت ها در خوشه بزرگ قرار گرفتند. ارتباط ضعیفی بین الگوی تنوع ژنتیکی جمعیت ها و داده های GIS مشاهده شد. نتایج حاصل از تجزیه به عامل ها برای صفات مورفولوژیک نشان داد که سه مولفه اصلی (مولفه های زایشی، سطح برگ و رویشی) با مقادیر ویژه بیش از یک، 24/69 درصد از کل تنوع را توجیه نمودند. این سه عامل به ترتیب 77/28، 05/21 و 42/19 درصد از تغییرات داده ها را تبیین کردند. تجزیه به عامل ها جمعیت های مورد مطالعه را به دو گروه مشخص تقسیم نمود.

    نتیجه گیری

    در مطالعه حاضر، سطوح بالایی از تنوع ژنتیکی و مورفولوژیکی بین جمعیت های P. gnaphalodes مشاهده شد به نحوی که پراکندگی های جغرافیایی تاثیر کمی در تنوع ژنتیکی جمعیت ها داشت. به نظر می رسد عواملی نظیر چند ساله بودن گیاه، سیستم گرده افشانی، خود ناسازگاری، پراکندگی بذر توسط باد و جریان ژن، از تنوع ژنتیکی بالای جمعیت ها حمایت کنند.

    کلیدواژگان: پولیکاریا، تنوع ژنتیکی، تنوع مورفولوژیکی، نشانگر ISSR
  • فرخنده رضانژاد*، فرزاد گنجعلیخانی حاکمی، آزاده رفیعی صفحات 167-188
    هدف
    ژن APETALA1 (AP1) در پیشبرد مرحله ی گذر از مرحله رویشی به زایشی و نیز تعیین هویت مریستم گل نقش مهمی ایفا می کند. این پژوهش با هدف بررسی بیان نسبی این ژن در گیاه خردل سیاه (Brassica nigra L.) انجام شد. همچنین اثر هیدروژن سولفید بر گل دهی و بیان نسبی ژن AP1 نیز مورد بررسی قرار گرفت.
    مواد و روش ها
    RNA کل از نمونه های مورد آزمایش، استخراج و برای ساخت cDNA استفاده گردید. آغازگرهای اختصاصی براساس هم راستایی توالی ژن های هم ساخت AP1 در گیاهان هم خانواده، طراحی و برای واکنش RT-PCR مورد استفاده قرار گرفتند. میزان بیان نسبی ژن در مرحله زایشی در اندام های مختلف از قبیل ریشه ، ساقه، برگ، غنچه گل، کاسبرگ، گلبرگ، پرچم و مادگی مطالعه و بررسی شد. اثر سدیم هیدروژن سولفید (NaHS) نیز بر گل دهی و میزان نسبی بیان ژن AP1 در مراحل مختلف نموی در شاخساره رویشی، شاخساره زایشی و غنچه گل بررسی شد. شدت بیان با نرم افزار ImageJ اندازه گیری و داده ها با آنالیز آماری ANOVA و آزمون دانکن با سطح اطمینان 95 درصد مقایسه شدند.
    نتایج
    بررسی بیان نسبی ژن AP1 در اندام های مختلف گیاه خردل سیاه در مرحله زایشی حاکی از بیان آن در غنچه ی گل، کاسبرگ، گلبرگ و برگ و عدم بیان آن در ریشه، ساقه، پرچم و مادگی بود. همچنین بررسی بیان نسبی ژن AP1 در نمونه های تحت تیمار NaHS نسبت به گروه شاهد نشان داد که آغاز بیان ژن AP1 و در نتیجه مرحله ی گذر به گل دهی، در گیاهان تحت تیمار سولفید هیدروژن سریع تر انجام می شود و گیاهان تیمار شده دارای دوره ی رویشی کوتاه تری هستند (حدود هشت روز زودتر وارد مرحله زایشی شدند). مقایسه ی بیان نسبی ژن AP1 در شاخساره های رویشی، شاخساره های زایشی و غنچه گل، در مراحل نموی یکسان تفاوت معنی داری نشان نداد اما میزان بیان در زمان های یکسان نمونه برداری، بیان بالاتر آن را در نمونه های تیمار شده نشان داد بطوری که تا روز بیستم که گیاهان تیمار به مرحله تشکیل گل رسیدند هیچ بیانی در نمونه های شاهد مشاهده نشد.
    نتیجه گیری
    الگوی بیان نسبی ژن AP1 طی مراحل نموی و افزایش آن در مرحله زایشی، می تواند تاییدکننده ی نقش این ژن در فرآیند گل دهی باشد. NaHS سبب تحریک گل دهی شد و در یک چرخه زندگی 35 روزه، گیاهان تیمار شده، هشت روز زودتر وارد مرحله زایشی شدند. بنابراین، تیمار NaHS، با کوتاه کردن دوره ی رویشی، بیان زودرس ژن AP1 و در نتیجه گل دهی زودرس را تحریک کرد.
    کلیدواژگان: خردل سیاه، گل دهی، هیدروژن سولفید، AP1، PCR
  • حسین مرادی، ولی الله بابا یی زاد*، حشمت رحیمیان، علی پاکدین پاریزی، محمدعلی تاجیک صفحات 189-216
    هدف

    بیماری های گیاهی یکی از عوامل محدودکننده در تولید محصولات کشاورزی به شمار می روند. بیماری بلاست مرکبات ازجمله بیماری های شایع در مناطق مرکبات خیز به استثنای مناطق گرمسیری است. گیاهان از طریق فعال کردن ژن های کدکننده پروتیین های دفاعی نسبت به بیمارگرهای باکتریایی واکنش نشان می دهند. یکی از سازوکارهای دفاعی گیاهان در مقابل عوامل بیماری زا، تجمع پروتیین های مرتبط با بیماری زایی است. هدف از این مطالعه بررسی بیان چند ژن دفاعی در مقابل باکتری Pseudomonas viridiflava پس از تیمار گیاهچه ها با سالیسیلیک اسید و جاسمونیک اسید بود.

    مواد و روش ها

    سطح بیان ژن های مرتبط با بیماری زایی PR1، PR2، PR3، PR4، PR5، POX، LOX و ژن PAL در مراحل اولیه بیماری بلاست مرکبات در نارنج با استفاده از روش RT-PCR بررسی شدند. در این پژوهش ژن ابی کوتین به عنوان ژن خانه دار مورد استفاده قرار گرفت. RNA کل نمونه ها استخراج شد و پس از سنتز cDNA، تغییرات سطح بیان ژن های مذکور با استفاده از فرمول 2-(ΔΔCT) محاسبه و اندازه گیری شد.

    نتایج

    افزایش بیان ژن های مرتبط با بیماری زایی PR1، PR2، PR3، PR4، PR5، POX، LOX و ژن PAL در مراحل اولیه بیماری بلاست مرکبات در نارنج اکثرا در بازه های زمانی 24 و 48 ساعت اتفاق افتاد.

    نتیجه گیری

    نتایج این بررسی نشان داد تیمار با سالیسیلیک اسید در بیان ژن های PR1، PR2، PAL، POX و PR5 تاثیر بیشتری نسبت به جاسمونیک اسید داشت و تیمار جاسمونیک اسید در القای ژن های PR4، PR3 و LOX تاثیر بیشتری نسبت به سالیسیلیک اسید نشان داد. همچنین میزان بیان ژن های PR1، PR2، LOX، PR4، PAL و PR5 در 24 ساعت پس از اعمال آلودگی در گیاه نارنج به وسیله هر دو تیمار به اوج خود رسید که بنظر می رسد این افزایش بیان ژن ها در مواجهه میزبان با باکتری عامل بلاست در ممانعت از گسترش بیشتر بیمارگر مشارکت داشته و بدین شکل افزایش مقاومت در گیاه میزبان را در پی داشت.

    کلیدواژگان: بلاست مرکبات، جاسمونیک اسید، سالیسیلیک اسید، RT-PCR
  • سید علی اصغر جعفری احمدآبادی، حشمت الله عسکری همت، محمدرضا محمدآبادی*، مسعود اسدی فوزی، مهدی منصوری صفحات 217-234
    هدف

    دانه شاهدانه دارای مقادیر بالایی از پروتیین خام و انرژی است، لذا در مقابل هضم میکروبی شکمبه بهتر می تواند مقاومت کند و به میزان بیشتری از شکمبه دست نخورده عبور کند و در روده مورد هضم و جذب قرار گیرد. این بدان معنی است که می توانند عملکرد دام را بهبود بخشند. ، لذا برای این منظور می توانند مورد استفاده قرار گیرند. از سویی دیگر، ژن DLK1 نقش مهمی در کنترل فرآیندهای تمایز سلولی از جمله تمایز عضلانی و عصبی، آدیپوژنز، خون سازی و تمایز استخوانی در سرتاسر دوران جنینی و بزرگسالی دارد. بنابراین، هدف این مطالعه، بررسی تاثیر شاهدانه بر بیان ژن DLK1 در بافت قلب گوسفند کرمانی بود.

    مواد و روش ها

    برای انجام این تخقیق از 12 راس بره نر نژاد کرمانی شش ماهه و وزن برابر در قالب طرح کاملا تصادفی در سه گروه آزمایشی استفاده شد. پس از کشتار، نمونه برداری از بافت قلب (با 3 تکرار) از هر دو گروه 6 تایی انجام شد. نمونه ها به سرعت در ازت مایع قرار گرفتند و سپس در فریزر 80- ذخیره شدند. RNA کل با استفاده از کیت استاندارد استخراج شد. کیفیت و کمیتRNA  استخراج شده مورد ارزیابی قرار گرفت. برای سنتز  cDNAاز کیت سنتز cDNA شرکت فرمنتاز استفاده شد. برای بررسی میزان نسبی بیان ژن ها از واکنش real time PCR به روش Syber Green استفاده شد و داده های حاصل از real time PCR به روش Pfaffl et al. مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

    نتایج

    نسبت A260/A280 برای RNA های استخراج شده برابر 8/1-9/1 بود که نشان دهنده کیفیت مناسب و مطلوب آن ها است. نتایج منحنی های real time PCR  و الکتروفورز محصولات PCR روی ژل آگارز نشان داد که ژن DLK1  در بافت قلب بیان شده است. نتایج مطالعه حاضر همچنین نشان داد که تغذیه شاهدانه در سطح 1درصد به طور معنی داری (P<0.05) بیان ژن DLK1 را در بافت قلب نسبت به گروه شاهد به میزان 74/4 برابر افزایش داد.

    نتیجه گیری

    نتایج مطالعه حاضر نشان داد، دانه شاهدانه می تواند در رژیم غذایی گوسفند برای بهبود ساختار قلب از طریق اثرات مثبت بر بیان ژن DLK1 استفاده شود. علاوه بر این، نتایج مطالعه حاضر در پاسخ به استفاده از شاهدانه در جیره غذایی گوسفند، مسیر جدیدی را برای تحقیقات گسترده تر در این زمینه باز می کند.

    کلیدواژگان: شاهدانه، بافت قلب، ژن DLK1، بره کرمانی
  • سیمین گلکاری، شهرام پورسیدی*، علی کاظمی، مهدی منصوری صفحات 235-254
    هدف

    رزمارینیک اسید یک ترکیب ضد سرطانی، ضد آلرژی و ضد میکروبی است که به عنوان متابولیت ثانویه در بسیاری از گیاهان خانواده نعناع از جمله بادرنجبوبه وجود دارد. کاربرد نانوذرات به عنوان یک الیسیتور جدید برای بیوسنتز متابولیت های ثانویه نشان می دهد که نانوذرات می توانند این ترکیبات را در گیاهان با تحریک بیان ژن های مسیر بیوسنتز تحت تاثیر قرار دهند. این پژوهش با هدف بررسی اثر نانوذرات اکسید آهن مغناطیسی در مقایسه با همتای محلول آن انجام شد.

    مواد و روش ها

    محلول پاشی غلظت های مختلف (5، 10، 25 و 50 میلی گرم بر لیتر آهن) فریک کلرید و نانوذرات اکسید آهن مغناطیسی روی برگ های گیاه انجام شد. سطوح بیان ژن های TAT، HPPR و RAS با استفاده از qRT-PCR بررسی شد، و نمونه های تیمار شده و تیمار نشده مورد مقایسه قرار گرفتند.

    نتایج

    این مطالعه اثرات مثبت فریک کلرید و نانوذرات اکسید آهن مغناطیسی را بر بیان ژن های دخیل در مسیر بیوسنتز رزمارینیک اسید نشان داد. بیشترین میزان بیان ژن های TAT، HPPR و RAS در گیاهان تیمار شده با نانوذرات اکسید آهن مغناطیسی در غلظت 25 میلی گرم بر لیتر مشاهده شد، و بیان ژن ها با افزایش غلظت به 50 میلی گرم بر لیتر کاهش یافت، با این حال، میزان بیان همچنان در مقایسه با گیاه شاهد بیشتر بود.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان داد که قرار گرفتن گیاهان در معرض فریک کلرید و نانوذرات اکسید آهن مغناطیسی منجر به افزایش بیان ژن های مورد مطالعه در مقایسه با گیاهان شاهد می شود. اما، کاربرد ذرات آهن در مقیاس نانو تاثیر بیشتری نسبت به فریک کلرید بر سطوح بیان داشت. افزایش بیان ژن های دخیل در مسیر بیوسنتز رزمارینیک اسید از طریق تیمار با نانوذرات اکسید آهن مغناطیسی فرصتی برای سنتز و تجمع رزمارینیک اسید فراهم می کند. بنابراین، ما امیدواریم بتوانیم با استفاده از این نانوذرات تولید رزمارینیک اسید در بادرنجبویه را افزایش دهیم.

    کلیدواژگان: بیان ژن، بادرنجبویه، گیاه دارویی، متابولیت ثانویه، QRT-PCR
|
  • Saeed Amini, Reza Maali Amiri *, Hasan Zeinali Pages 1-26
    Abstract
    Objective
    The current study was undertaken to investigate if there is a relationship between metabolism of ethylene and heavy polyamines (PAs) under cold stress in cold-tolerant and cold-sensitive chickpea (Cicer arietinum L.) genotypes.
     
    Materials and methods
    In this research, content of ethylene, heavy polyamines (spermidine (Spd) and spermine (Spm)), activities of PAs degradation pathway enzymes (polyamine oxidase (PAO) and diamine oxidase (DAO)), hydrogen peroxide (H2O2) and relative expression of 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase (ACS) and 1-aminocyclopropane 1-carboxylic acid oxidase (ACO) genes in cold-tolerant (Sel 96th11439) and cold-sensitive (ILC 533) chickpea (Cicer arietinum L.) genotypes during the first and sixth days of cold stress at 4 °C compared to control condition as a factorial experiment in a Completely Randomized Design were investigated.
     
    Results
    During cold stress, both genotypes showed a significant increase in Spd and Spm content (66.66 and 96.23%). Ethylene production was declined in cold-sensitive genotype under cold stress compared to control conditions (up to 26.08%) while in the cold-tolerant genotype, the unique ethylene peak in early response (on the first day of stress) comared to control conditions (15.62%) was closely related to increased heavy polyamine accumulation. In the tolerant genotype, the increase in polyamine oxidase (PAO) and diamine oxidase (DAO) activity in early responses, (By 2.6- and 3.01-fold, respectively) was related to the increase in ethylene biosynthesis, as well as a concomitant increase in heavy polyamine (Spd & Spm) content by cold stress. In the tolerant genotype, the relative expression of ACS and ACO genes, after a significant increase on the first day of cold stress (5.2- and 4.03-fold, respectively), showed a significant decrease on the sixth day of the stress compared to the control plants, while a continuous decreasing trend (35-and 21.7-fold, respectively) was observed in the sensitive genotype compared to the control condition.
     
    Conclusions
    Findings of this research suggest that ethylene is intimately involved in improvement of cold stress tolerance through activation of a complex pathway of signalling by H2O2 that is polyamine catabolism-dependent.
    Keywords: Ethylene metabolism, Hydrogen peroxide, Heavy Polyamines, Cold stress, Chickpea
  • Naser Askari *, Reza Ghahremani Pages 27-42
    Objective
    Lily is known as the third main bulbous flower in the world that used for cut flowers and pots. Bulblet as a staple procedure is known for propagation of this plant. Due to the high performance of in vitro bulblets regeneration, the use of this method can reduce the costs production of this plant and also reduction of water and soil pollution due to minimizing the field area for ex vitro propagation. The size of lily bulblets produced in vitro is smaller than ex vitro propagated bulblets. For this purpose, several concentrations of phosphorus, potassium and calcium were used to investigate their role on lily bulblet growth under in vitro condition.
     
    Materials and methods
    In this experiment, ‘Santander’ cultivar was used for bulblet growth of lily. For this purpose, the effect of five strength (0, 0.5, 1, 2, 3) of macro elements (phosphorus, potassium and calcium) based on MS medium on bulblet regeneration percentage, bulblet number, bulblet fresh weight, scale explant fresh weight, and fresh weight of leaf and root was surveyed.
     
    Results
    The results of the experiment clearly showed the effect of all three elements on the growth of bulblet, so that the limitation of any of the elements (0 strength) caused serious disorders in all explants.  With increasing the concentration of the studied elements, the bulblet regeneration percentage increased significantly. The maximum in vitro bulblet regeneration percentage (95.3 %) was found in explants grown on medium supplemented with double-strength of phosphorous. All three macroelementsnotably phosphorus played a major role on lily bulblets growth. According to results, application of double-strength of phosphorus caused the highest number of bulblet compared to test with 11.6. A considerable decrement in the fresh weight of leaves (16 g) and roots (10 g) was observed in the absence of calcium in the culture medium.
     
    Conclusions
    In general, phosphorus and calcium play a vital role in the regeneration of lily bulblets in vitro, so that on the one hand, double-strength of phosphorus had the highest amount of bulblet regeneration and fresh weight of the bulblets and on the other hand, shortage of calcium had the lowest amount in all parameters. So it is recommended to increase the concentrations of above mentioned macroelementsfor obtaining bigger bulblets.
    Keywords: Calcium, Bulblet growth, Lily, Potassium, phosphorus
  • Omid Jadidi, Alireza Etminan *, Reza Azizinezhad, Alireza Pour-Aboughadareh, Asa Ebrahimi Pages 43-60

    Objective:

    Salinity stress is one of the most important environmental stresses that significantlyhas negative effects on plant growth and crop production all over the world. Among cereal crops, barley (Hordeum vulgar L.) is the most tolerate cereal to abiotic stresses, especially to salinity stress. In the present study, to evaluate the molecular response of some promising genotypes of barley to salinity stress, the expression patterns of APX, GPX, SOD, Rbohf1, and Rbohf2 genes were assessed under two control and salt stress conditions.

    Materials and methods:

    In this study, the effect of salt treatment (200 mM NaCl) on relative expression patterns of APX, GPX, SOD, Rbohf1, and Rbohf2 genes in a set of six promising genotypes of barley along with a local cultivar as the reference genotype (cv. Mehr) was evaluated. The experiment was conducted in a randomized complete block design in two environments (normal and saline stress) under controlled glasshouse conditions using a hydroponic system. After seedling establishment and applying stress treatment (21-days), plants were subjected to sampling and the relative expression for targeted genes was estimated as proposed by Pfaffl (2001).

    Results:

    According to the results, a significant difference was observed between control and salt treatments, as well as, among tested barley genotype in terms of all investigated genes. Salt treatment significantly increased expression of Rbohf1, APX, GPX, Rbohf2, and SOD by 6.80, 4.51, 4.26, 2.76, and 2.72-fold compared to control treatment, respectively. A comparison of the expression patterns of studied genes revealed that promising genotypes G6 and G7 showed better tolerance against oxidative stress induced by salt treatment and revealed an acceptable tolerance to salinity stress.

    Conclusions:

    Our results revealed that the genotypes G6 and G7 due to their genetic background have a high potential to the regulation of their antioxidant system. Hence, these genotypes can be used as ideal candidates for supplementary studies and even participate in adaptability and stability trials to release as commercial cultivars tolerant to salt stress.

    Keywords: Gene expression pattern, Salinity, antioxidant activity, Barley
  • Sara Abedini, Shahram Pourseyedi *, Jafar Zolala, Roohollah Abdolshahi Pages 61-80
    Objective
    Conventional gene delivery to plant cells approaches have limitations such as narrow host range in Agrobacterium-mediated gene delivery method, removal of cell wall using polyethylene glycol and electroporation methods, and the higher cell damage in the use of gene gun. Recently, nanotechnology-based gene delivery methods have been developed for plant genetic transformation, and this nanostrategy shown the efficiency of gene transfer and biocompatibility and the target DNA protection.
    Materials and methods
    Superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) were fabricated via green route using Catharanthus roseus leave aqueous extract. SPIONs nanoparticles and carboxylated single-walled carbon nanotubes (SWCNTs-COOH) were functionalized with polyethyleneimine (PEI). For gene delivery to Catharanthus roseus leave, the pDNA@SPIONs and pDNA@SWCNTs nanocarriers were prepared by pDNA loading on the surface of cationic nanoparticles. Two methods were used to accelerate and increase the pass of the nanocarrier through the plant cells, immersion in nanocarrier suspension and infiltration by syringe. Tracking the mGFP5 protein fluorescent signal and RT-PCR reaction was evaluated to affirm mgfp5 gene delivery and its expression in plant cells.
    Results
    The color change of the iron chloride salts solution, the absorption of the synthesized nanoparticles to a magnet, while the iron chloride salts do not have this property, and the results of the performed analysis confirmed the green synthesis of SPIONs nanoparticles. The functionalized nanoaprticles with PEI shown good ability to interact with DNA and effectively DNA protection against nuclease enzymes degradation. The mGFP5 protein fluorescent signal confirmed the gene delivery to plant cells ability of pDNA@SPIONs and pDNA@SWCNTs nanocarriers.
    Conclusions
    So the application of nanobiotechnology and nanocarriers for gene delivery to plant cells can be promising for plant genetic engineering. By nanocarriers, it is possible efficient gene delivery to almost all plant species regardless dicotyledonous or monocotyledonous through a method with features such as simple and low cost, elimination of Agrobacterium and its limitations, and without the specialized laboratory equipment.
    Keywords: Cationic nanoparticles, Nanobiotechnology, Surface modification of nanoparticles, Plant genetic transformation, transient gene expression
  • Mohammad Zabet *, Samane Pishghadam, Zohre Alizadeh Pages 81-106
    Objective
    The camelthorn (Alhagi maurorum) is one of the compatible plant species with arid and semi-arid regions that is important for forage production, soil protection and medicine. This research was carried out in order to investigate the genetic diversity of camelthorn ecotypes, to determine the similarities and differences between ecotypes and to recognize the genetic structure of different camelthorn ecotypes using ISSR and SCoT markers.
     
    Materials and methods
    The 22 ecotypes from different regions of North, Razavi and South Khorasan provinces were studied. The DNA was extracted by the CTAB method. The 12 ISSR and 18 SCoT primers were used in the molecular analysis.
     
    Results
    The polymorphism percentages in the two markers were 99.42% and 95.42%, respectively. In the ISSR and SCoT markers, the IS5, IS8, IS10 and S2, S4, S6, S7, and S10 primers amplified the highest number of bands, respectively, and the IS1, IS2, IS3, IS6 and S1 amplified the lowest bands, respectively. In the ISSR and SCoT markers, the IS6 (0.44) and S12 (0.44) primers had the highest PIC value, respectively, and the IS4 (0.09) and S1(0.04) primers had the lowest PIC value. In the ISSR marker, the IS6 primer had the highest and the IS2, and IS10 primers had the lowest Nei genetic diversity index and Shannon information index, respectively. In the SCoT marker, the S14 primer had the highest, and the S1 primer had the lowest Nei genetic diversity index and Shannon information index, respectively. The cluster analysis classified the ecotypes into three groups. The molecular analysis of variance showed that the 9%, 14% and 91%, 86% of the total genetic variation were related to the within and between groups in ISSR and SCoT markers, respectively.
     
    Conclusions
    This study demonstrated the accuracy of the ISSR and SCoT markers in identifying high levels of polymorphism and was appropriate for investigating the genetic diversity amongst camelthorn ecotypes. The IS6 and S12, and S14 primers were recognized as the best primers in this study, and it is suggested that these primers be considered in future studies. In total, the results showed that the diversity within populations was higher than the diversity between populations, which indicates that the geographical distribution does not follow of genetic diversity in the camelthorn plant.
    Keywords: Cluster analysis, Molecular Index, Nei, Shannon Indices, polymorphism
  • Behrouz Moradi Ashour *, Mohammad Rabiei, Behrouz Shiran, Mojtaba Nouraein Pages 107-124
    Objective
    Iran is one of the few countries where the origin of pomegranate (Punica granatum L.) in the world. About half of the pomegranate genotypes are endangered. Despite the similarity between some genotypes in terms of appearance, there are differences between anthocyanins, phytochemicals, antioxidants, etc., of them that are very much affected by the environment (especially stress) and require DNA barcoding. For this reason, more accurate molecular studies, especially DNA identification, are necessary to aid in classification, identification of the required genotype, non-incorrect naming of genotypes, and identification of cultivars. By performing this research, it is possible to reduce the volume of genotypes and eliminate duplicate and similar genotypes in Saveh pomegranate collection to reduce their maintenance and management costs. Also used to select the best plant barcode to identify, differentiate and determine the diversity of genotypes for use in breeding programs.
    Materials and methods
    In this study, 58 genotypes in Saveh pomegranate collection were examined by ITS barcode region. After receiving the sequences, first all the sequences blast in the NCBI site for the accuracy of the desired area and after sure of the desired plant area (pomegranate), the quality of the sequences was measured with Chromas software and in addition to deleting the M13 sequence, the beginning and end sequences and poor-quality sequences were deleted. Then, for multiple alignments by clustalW method, bioinformatics analysis was performed using MEGA software.
    Results
    The results showed that the success rate of propagation in this area by PCR was 79%. Also, the success rate of sequencing in this area was 74.68%. The GC content of this area was 64.23%. The lowest genetic distance for this region (0.005) was between the genotypes of Malls Tabas with Chatroud Shirin and the Torsh Dorag Rafsanjan with Globland Bafgh and the highest genetic distance (5.314) was between the genotypes of Gol Magasi Taft with Dane Siyah Ardestan, Poost Ghermez Zanjan, Malas Paveh, Peyvndi Ashkzar and Dane Ghermez Zavareh genotypes. The results of phylogenetic tree also showed that wild genotypes of Tamin Khash, Domezeh Bagh Malek Izeh and Dorag Malas Bajestan and Gol Magasi Taft were each in separate groups and other genotypes were in other groups.
    Conclusions
    In general, Ardestan, Khash, Gol Magasi Taft, Malas Peyvandi Ashkzar, Zanjan, Paveh, Zavareh and Ravar genotypes had the highest genetic diversity and distance with other genotypes that according to other characteristics of genotypes, they can be used as parents for breeding programs. Also, considering that this region, unlike other regions, carries both paternal and maternal genes and due to the facilitation of reproduction and the success of their sequences, was identified as a suitable region to show genetic diversity between genotypes which can be used in future research.
    Keywords: Pomegranate, Genetic variation, Genotype, DNA barcode Region
  • Forood Ali Khazaee, Mostafa Darvishnia *, Eidi Bazgir Pages 125-144
    Objective
    This research aimed to identify Fusariums belonging to Elegans and Martiella-Ventricosum sections related to cucurbit plants in Tehran province and to evaluate the ability of ISSR markers to investigate the kinship relationships of these groups of Fusariums.
     
    Materials and methods
    In this research, five ISSR primers (AG)8C, (AG)8G, (AC)8YA, (ATG)6 and BHB(GA)7 were selected. Fungal isolates identified based on morphological and microscopic characteristics. For ISSR markers, the statistics of polymorphism information content (PIC), Marker Index (MI) and Effective Multiplex Ratio (EMR) were calculated. Relationships and similarity between Fusarium isolates were analyzed using NTSYS-PC V2.02.
     
    Results
    Out of 96 Fusarium isolates, 48 isolates were identified as Fusarium solani, 25 isolates as Fusarium oxysporum and 23 isolates as Fusarium redolens. A total of 408 bands were obtained from ISSR amplifications. 130 different bands were produced, of which 83 were polymorphic and 47 were monomorphic. The size of PCR fragments produced varied from 273 to 2428 bp. The polymorphism percentage, ranged from the highest (73%) for (ATG)6 to the lowest (56%) for (AG)8C. Primers (ATG)6 and BHB(GA)7 performed better in differentiation Elegans and Martiella-Ventricosum sections from each other. Primers (AG)8C with 26 gene loci, and BHB(GA)7 with 25 gene loci, produced the most bands in Elegans isolates and Martiella-Ventricosum isolates, respectively.
     
    Conclusions
    The results of this research showed that there was a high genetic diversity among the investigated Fusarium isolates and that the ISSR markers are efficient markers to reveal the molecular relationships between Fusarium populations.
    Keywords: Cucurbits, Fusarium, ISSR marker, Elegans, Martiella- Ventricosum
  • Zahra Hassanabadi, Mehdi Mohayeji *, Fariba Sharififar, Mansour Mirtadzadini, Ali Mehrafarin Pages 145-166

    Objective:

    Pulicaria gnaphalodes (Vent.) Boiss, known as Kak-Kosh, is a desert-adapted species that has been widely distributed throughout Iran. This plant is a source of flavonoids and terpenes that are used in traditional medicine. Considering the medicinal importance of this plant, the aim of this research was to investigate the effectiveness of molecular and morphological markers to separate the populations.

    Materials and methods:

    In this research, 20 populations of this species were collected from Kerman, Fars, Yazd and Hormozgan provinces and their genetic diversity was analyzed using 10 morphological traits and 25 ISSR primers. Sampling for genetic and morphological studies were carried out in spring and late summer, respectively.

    Results:

    A total of 150 ISSR marker fragments were scored and 139 bands were found to be polymorphic [the percentage of polymorphic bands (PPB): 92.67%]. The average number of effective alleles (Ne) and expected Heterozygosity (uHe) for the amplification products were 1.470 and 0.288 respectively. Both Principal Coordinates Analysis (PCoA) and UPGMA cluster analysis supported the clustering of all the populations into two groups. Small cluster contained populations 15, 18 and 19 and other populations were placed in a large Cluster. A weak relationship was observed between genetic diversity and GIS data. The Factor Analysis (FA) results for morphological traits detected three principal components with Eigen value greater than one (reproductive, leaf area, and vegetative components), which explained 69.24% of the total variability. These three components explained 28.77, 21.05 and 19.42 percentage of variability respectively. The FA analysis separated a group from the other populations.

    Conclusions:

    In the present study, high levels of genetic and morphologic diversity were found between P. gnaphalodes populations. So that geographical separations have a weak effect on genetic diversity of populations. It seems that some probable factors such as perianality, self-incompatibility, pollination system, seed dispersal by wind, and gene flow could support achieving the population in a high level of genetic diversity.

    Keywords: Fleabane, Genetic variation, Morphological diversity, ISSR marker
  • Farkhondeh Rezanejad *, Farzad Ganjalikhani Hakemi, Azadeh Rafie Pages 167-188
    Objective
    APETALA1 (AP1) gene plays an important role in promoting transition from vegetative to reproductive phase and determining the flower meristem identity. This research was conducted to investigate the AP1 relative expression in the black mustard plant (Brassica nigra L.). Also, the effect of hydrogen sulfide on flowering and its relative expression was investigated.
    Materials and methods
    Total RNA was extracted from the collected samples and used to make cDNA. Specific primers were designed and used for RT-PCR reaction based on the sequence alignment of AP1 homologous genes in plants of the same family. The relative expression of AP1 was studied in the reproductive phase in different organs such as root, stem, leaf, flower bud, sepal, petal, stamen and pistil. In addition, the effect of NaHS on flowering and relative gene expression in different developmental stages in vegetative shoots, generative shoots and flower buds was investigated. The intensity of expression was measured with ImageJ software and the data were compared with ANOVA statistical analysis and Duncan's test with a confidence factor of 95%.
     
     
    Results
    Studies of the relative expression of AP1 gene in different organs of the black mustard in the generative phase indicated that this gene is expressed in flower bud, sepal, petal and leaf, but no expression was observed in the root, stem, stamen and pistil. Also, its relative expression in samples treated with NaHS compared with the control group showed that the beginning of AP1 gene expression and consequently the transition to flowering is faster and earlier in plants treated with hydrogen sulfide. Thus, the treated plants had a shorter life cycle and flowered 8 days earlier. The comparison of its expression in vegetative shoots, reproductive shoots and flower buds did not show any significant difference in the same developmental stages, but expression higher levels was observed at the same sampling times in the treated samples compared with controls. No expression was observed in the control samples at the periods that the treated samples showed high expression and were in generative phase and flowering.
    Conclusions
    The relative expression of AP1 gene during developmental stages and its increase in the reproductive stage can confirm its role in the flowering process. NaHS induced flowering and in a 35-day life cycle, treated plants entered the reproductive phase 8 days earlier. Therefore, NaHS treatment, by shortening the vegetative period, stimulated the precocious expression of AP1 gene and consequently its flowering.
    Keywords: AP1, Brassica nigra, Flowering, Hydrogen sulfide, PCR
  • Hossein Moradi, Valiollah Babaeizad *, Heshamt Rahimian, Ali Pakdin-Parizi, Mohammad Ali Tajik Pages 189-216
    Objective

    Plant diseases are one of the major limitations in agricultural production. Citrus blast disease is one of the most common diseases in citrus producing regions of the world, with the exception of tropical regions. Plants respond to bacterial pathogens by activating genes encoding defense proteins. One of the defense mechanisms of plants against pathogens is the accumulation of Pathogenesis related proteins associated. The aim of this study was to evaluate the expression of several defense genes against Pseudomonas viridiflava after treatment of seedlings with Salicylic acid and Jasmonic acid.

    Materials and methods

    The expression levels of PR1, PR2, PR3, PR4, PR5, POX, LOX pathogenesis related and PAL genes in the early stages of citrus blast disease in Citrus aurantium were assessed using RT-PCR. In this study, UBI gene was used as a housekeeping gene. The total RNA of the samples was extracted and after cDNA synthesis, the expression level changes of the declared genes were calculated and measured using the formula 2 - (ΔΔCT).

    Results

    Increased expression of PR1, PR2, PR3, PR4, PR5, POX, LOX Pathogenesis related and PAL genes in the early stages of citrus blast disease in sour orange mostly occurred at 24 and 48 hours after challenging with the citrus blast causal agent P. viridiflava.

    Conclusions

    The results of this study was showed that salicylic acid treatment had a greater effect on the expression of PR1, PR2, PAL, POX and PR5 genes than jasmonic acid and jasmonic acid treatment was showed a greater effect on the induction of PR4, PR3 and LOX genes than salicylic acid. Furthermore, the expression of PR1, PR2, LOX, PR4, PAL and PR5 genes peaked in 24 hours after infection in sour orange plant by both treatments and it seems that these mentioned inducer of resistance genes involved in citrus blast disease resistance in host plant

    Keywords: Citrus blast, Salicylic acid, Jasmonic acid, RT-PCR
  • Seyed Ali Asghar Jafari Ahmadabadi, Heshmatollah Askari-Hemmat, Mohammadreza Mohammadabadi *, Masoud Asadi Fouzi, Mehdi Mansouri Pages 217-234

    Objective:

    Cannabis seeds have high amounts of crude protein and energy, so they can better resist the microbial digestion of the rumen and pass through the intact rumen to a greater extent and be digested and absorbed in the intestine. This means they can improve livestock performance. Therefore, they can be used for this purpose. On the other hand, DLK1 gene plays an important role in controlling cell differentiation processes, including muscle and nerve differentiation, adipogenesis, hematopoiesis, and bone differentiation throughout fetal and adult life. Therefore, the aim of this study was to investigate the effect of cannabis seeds on DLK1 gene expression in the heart tissue of Kermani lambs.

    Materials and Methods:

    To carry out this research, 12 six-month-old Kermani lambs of equal weight were used in a completely randomized design in three experimental groups.After slaughter, sampling of heart tissue (with 3 repeats) was done from both groups.The samples were quickly placed in liquid nitrogen and then stored in a -80 freezer.Total RNA was extracted using a standard kit.The quality and quantity of extracted RNA was evaluated.cDNA synthesis kit of Fermentase Company was used for cDNA synthesis.Real time PCR reaction using Syber Green method was used to check the relative level of gene expression.To analyze the data obtained from real time PCR, the method of Pfaffl et al. was used.

    Results:

    The ratio of A260/A280 for the extracted RNAs was equal to 1.9-1.8, which indicates their appropriate and desirable quality. The results of real time PCR curves and electrophoresis of PCR products on agarose gel showed that DLK1 gene is expressed in heart tissue. The results of the present study also showed that feeding cannabis at the level of 1% significantly (P<0.05) increases the expression of DLK1 gene in the heart tissue by 4.74 times compared to the control group.

    Conclusions:

    Based on the results of the present study, it can be concluded that cannabis can be used in the diet of sheep to improve the structure of the heart through positive effects on the expression of the DLK1 gene. In addition, the interesting results of the present study in response to the use of Cannabis seeds in the diet of sheep open a new path for wider research in this field.

    Keywords: Cannabis, heart tissue, DLK1 gene, Kermani lamb
  • Simin Golkari, Shahram Pourseyedi *, Ali Kazemipour, Mehdi Mansouri Pages 235-254
    Objective

    Rosmarinic acid (RA), an anticancer, antiallergic, and antimicrobial agent, is a secondary metabolite in many plants of the family Lamiaceae including M. officinalis L. The application of nanoparticles (NPs) as a novel elicitor for the biosynthesis of bioactive compounds shown that the NPs could affect the secondary metabolites in plants by eliciting the expression of biosynthetic pathway genes. The present paper aimed to assess the effect of Magnetic Iron Oxide Nanoparticles (MIONPs) in comparison with their dissolved counterpart.

    Materials and methods

    Foliar application of different concentrations: including 5, 10, 25, and 50 mg/L Fe of ferric chloride and MIONPs on the plant leaves was performed. The relative mRNA levels of TAT, RAS, and HPPR were evaluated with quantitative real-time PCR (qRT-PCR) and compared between treated and untreated samples.

    Results

    This study showed the positive effects of ferric chloride and MIONPs on the expression of genes involved in the biosynthesis pathway of RA. The highest expression level of TAT, HPPR, and RAS genes was observed in plants treated with MIONPs at the concentration of 25 mg/L and the expression of genes decreased as the concentration increased to 50 mg/L. However, the genes expression was still higher compared to the control plant.

    Conclusions

    The results showed that the exposure of plants to ferric chloride and magnetic iron oxide nanoparticles led to an increase in the expression of the genes under study compared to control samples. However, the application of nano-scale iron particles had more effect than ferric chloride on the expression levels. An increase in the expression of genes involved in the biosynthesis pathway of RA through treatment with MIONPs provides an opportunity for induction of synthesis and accumulation of RA. Therefore, we hope to be able to enhance the production of RA in M. officinalis L. by using these NPs.

    Keywords: Gene expression, lemon balm, Medicinal plant, Secondary metabolite, QRT-PCR